(57)【要約】ヘッド（１０１）をＸ軸方向に摺動自在に案内するＸ軸方向に延びて配置されるレール（１０２）と、レール（１０２）がＹ軸方向の一端部に取り付けられ、Ｘ軸方向に延びて配置される棒形状のＸビーム（１０３）と、Ｘビーム（１０３）をＹ軸方向に摺動自在に案内するＹ軸方向に延びて配置されるＹビーム（１０４）とを備える部品実装装置であって、レール（１０２）の熱膨張とＸビーム（１０３）の熱膨張との差によって発生する反りに抗し、炭素繊維強化樹脂からなり、第一締結具によりＸ軸方向に並ぶ３箇所以上でＸビーム（１０３）のＹ軸方向の他端部に締結される補強部材（１０５）を備える。
2011121992.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ヘッドをＸ軸方向に摺動自在に案内するＸ軸方向に延びて配置されるレールと、
前記レールがＹ軸方向の一端部に取り付けられ、Ｘ軸方向に延びて配置される棒形状のＸビームと、
前記ＸビームをＹ軸方向に摺動自在に案内するＹ軸方向に延びて配置されるＹビームとを備える部品実装装置であって、
前記レールの熱膨張と前記Ｘビームの熱膨張との差によって発生する前記Ｘビームの反りに抗する補強部材であって、炭素繊維強化樹脂からなり、第一締結具によりＸ軸方向に並ぶ３箇所以上で前記ＸビームのＹ軸方向の他端部に締結される補強部材
を備える部品実装装置。
【請求項２】
前記レールは、前記Ｘビームに対し第二締結具によりＸ軸方向に並ぶ３箇所以上で前記ＸビームのＹ軸方向の一端部に締結され、
前記補強部材を前記Ｘビームに締結する前記第一締結具のＸ軸方向の配置ピッチは、前記レールを前記Ｘビームに締結する前記第二締結具のＸ軸方向の配置ピッチ以下である
請求項１に記載の部品実装装置。
【請求項３】
前記補強部材を前記Ｘビームに締結する前記第一締結具のＸ軸方向の配置ピッチは、前記レールを前記Ｘビームに締結する前記第二締結具のＸ軸方向の配置ピッチの１／ｎ倍（ｎは自然数）である
請求項２に記載の部品実装装置。
【請求項４】
前記第一締結具のＸ軸方向の位置は、前記第二締結具のＸ軸方向の位置と一致する
請求項３に記載の部品実装装置。
【請求項５】
前記第一締結具は、ボルトを備え、
前記補強部材は、前記ボルトを挿通する挿通孔を備える
請求項１に記載の部品実装装置。
【請求項６】
前記補強部材を前記Ｘビームに締結する前記第一締結具のＸ軸方向の配置ピッチは７０ｍｍ以下である
請求項１に記載の部品実装装置。
【請求項７】
前記ＸビームのＹＺ断面の形状は、Ｙ軸方向の他端部に至るまで徐々にＺ軸方向の間隔がＹ軸対称で狭くなる形状を有する
請求項１に記載の部品実装装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本願発明は、基板に部品が実装された実装基板を生産するための設備である部品実装装置に関し、特にヘッドを直線的に移動させるビームを備える部品実装装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、部品実装装置の一つとして、固定されている基板に対し、部品供給部から部品を保持し、基板上方まで部品を搬送し、部品を降下させて基板に取り付ける部品実装機がある。当該実装機は、保持した部品のＸＹ方向（水平面内）の位置を正確に再現する必要がある。一方、実装基板の生産性を向上させるため、部品供給部から基板上方まで部品を搬送し、ＸＹ方向の位置決めをするまでの速度や、部品を実装した後に部品供給部まで戻るまでの速度などをできる限り早める必要もある。【０００３】
そこで、部品実装機は、基台にＹ軸方向に延びて固定されるＹビームと、前記Ｙビームに対してスライド可能に取り付けられるＸ軸方向に延びて配置されるＸビームと、前記Ｘビームに対してスライド可能に取り付けられるヘッドを備える構造となっている。これにより、正確かつ高速に部品を搬送することができるものとなっている。【０００４】
ここで、Ｘビームは、直接ヘッドと摺動してヘッドを直線的に案内するレールが取り付けられている。これは、ヘッドと摩擦が生じるレールは、摩擦などに強いが重い金属を材料として採用し、レールとヘッドとを支えるＸビームは、構造的強度を備え軽量な金属を材料として採用することで、Ｙビームに沿って運動する部材の軽量化を図るためである。【０００５】
しかしながら、異なる金属からなり、Ｘ軸方向に長いレールとＸビームとが接合されるため、部品実装機の温度が変化するとバイメタル効果によりＸビームに反りが発生する。このようにＸビームに反りが発生すると、基板に部品を正確に取り付けることが困難となり、また、反りを加味した補正をヘッドを移動させるためのデータに加えなければならず、部品実装機の生産性に悪影響を及ぼすこととなる。【０００６】
そこで、特許文献１や特許文献２、特許文献３に記載の発明は、Ｘビームのレールが取り付けられている側と反対側に、レールと同じ材質の棒状の補強部材を取り付けてＸビームの曲がりを防止している。これによりレールとＸビームとによって発生する反りを補強部材とＸビームとによって発生する反りによって相殺し、レールを真っ直ぐに維持することができるものとなっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００２−１７６２９４号公報
【特許文献２】特開２００３−１６８８９８号公報
【特許文献３】特開２００１−３５２２００号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ところが、Ｘビームとレールとの間で発生する反りを相殺するためには、補強部材は、線膨張係数などレールと同じ特性を備える必要がある。従って、Ｘ方向の熱膨張、及び、熱応力がつりあうようにＸビームにはレールとほぼ同じ形状で同じ重量の補強部材が取り付けられることとなり、Ｘビームに取り付けられる部材の全重量は増加する。つまり、Ｘビームを高速に運動させることが困難となって部品実装機の生産性を向上させることが困難となる。【０００９】
そこで、本願発明者らは、鋭意研究と実験の結果、補強部材とＸビームとの間に発生する反りでレールとＸビームとの間に発生する反りを相殺させてＸビームを真っ直ぐに維持するのではなく、Ｘビームの他端部のＸビームの熱膨張を抑えてレールによる反りに抗することのできる補強部材の材料として、炭素繊維強化樹脂（ＣＦＲＰ：Carbon Fiber Reinforced Plastics）を選定するに至った。ここで、炭素繊維強化樹脂とは、レールに用いられる材料よりも同一重量あたりの強度が大きく線膨張係数が小さいため、レールと同材料からなる補強部材に比べて軽量化が図れると共に、温度の変化が発生しても炭素繊維強化樹脂の線膨張係数が小さいことを利用してＸビームの反りに抗することができる材料である。【００１０】
そしてさらに鋭意研究と実験との結果、Ｘビームの反りを効果的に抑制できる炭素繊維強化樹脂の取付態様を見いだすに至った。【００１１】
本願発明は、上記知見に基づきなされたものであり、Ｘビームの反りに有効に抗することのできる態様で炭素繊維強化樹脂が取り付けられた部品実装装置の提供を目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記目的を達成するために、本願発明にかかる部品実装装置は、ヘッドをＸ軸方向に摺動自在に案内する、Ｘ軸方向に延びて配置されるレールと、前記レールがＹ軸方向の一端部に取り付けられ、Ｘ軸方向に延びて配置される棒形状のＸビームと、前記ＸビームをＹ軸方向に摺動自在に案内する、Ｙ軸方向に延びて配置されるＹビームとを備える部品実装装置であって、前記レールのＸ軸方向の熱膨張と前記ＸビームのＸ軸方向の熱膨張との差によって発生する前記Ｘビームの反りに抗する補強部材であって、炭素繊維強化樹脂からなり、第一締結具によりＸ軸方向に並ぶ３箇所以上で前記ＸビームのＹ軸方向の他端部に締結される補強部材を備えることを特徴としている。【００１３】
これにより、炭素繊維強化樹脂製の部材の接合に一般に用いられる接着剤を使用しなくとも、Ｘビームと炭素繊維強化樹脂からなる補強部材とを構造的に接合することができる。従って、Ｙビームに沿って運動する部材全体の重量の低減を図ることができると共に、Ｘビームの反りに抗してＸビームを真っ直ぐに維持することができるのはもとより、接着剤を用いる場合に比べて補強部材のＸビームへの取り付けが容易であり部品実装装置の組み立てコストの低減を図ることができる。また、Ｘビームと補強部材との分離も容易であるため、各部材のリサイクルなどを容易に行うことが可能となる。【００１４】
なお、上記記載は、補強部材とＸビームとの接合に接着剤を使用することの禁止を意味するのではなく、接着剤を使用する場合でも締結具を併用しさえすれば、本願発明に含まれる。【００１５】
また、前記レールは、前記Ｘビームに対し第二締結具によりＸ軸方向に並ぶ３箇所以上で前記ＸビームのＹ軸方向の一端部に締結され、前記補強部材を前記Ｘビームに締結する前記第一締結具のＸ軸方向の配置ピッチは、前記レールを前記Ｘビームに締結する前記第二締結具のＸ軸方向の配置ピッチ以下であることが好ましい。【００１６】
これにより、Ｘビームの反りに対し補強部材が効果的に抗する状態とすることが可能となる。なお、このピッチの関係は、実験的、及び、経験的に得られたものであり、その結果については実施の形態の項で説明する。【００１７】
また、前記補強部材を前記Ｘビームに締結する前記第一締結具のＸ軸方向の配置ピッチは、前記レールを前記Ｘビームに締結する前記第二締結具のＸ軸方向の配置ピッチの１／ｎ倍（ｎは自然数）であることが好ましい。【００１８】
また、前記第一締結具のＸ軸方向の位置は、前記第二締結具のＸ軸方向の位置と一致することが好ましい。【００１９】
これらにより、Ｘビームの反りに対し補強部材が効果的に抗することが可能となる。【００２０】
なお、このピッチの関係は、実験的、及び、経験的に得られたものであり、作用を詳細に説明することは困難であるが、次の様に考えることができる。【００２１】
レールとＸビームとの熱膨張差によってＸビームを反らせる力は、レールとＸビームとを締結する第二締結具が配置されるＸビームの部分に発生するため、第二締結具の配置ピッチと同じピッチで応力がＸビームに発生することとなる。一方、レールを取り付けた側と反対側であるＸビームのＹ軸方向の他端部にてＸビームのＸ軸方向の熱膨張を抑えてＸビームの反りに抗する力も同様に、第一締結具を介してＸビームに加えられる。第一締結具の配置ピッチが第二締結具の配置ピッチより広くなると、反りを発生させる力が加えられる点の数よりも反りに抗する力が加えられる点の数が少なくなり、間隔も広くなる。従って、１点における反りに抗する力が大きくなり、反りに抗する力の発生源である補強部材の負担が増加するためと考えられる。【００２２】
また、Ｘ軸方向における第二締結具の位置と第一締結具を配置位置とを一致させることで、Ｘビームを反らせる力と反りに抗する力とがＸ軸方向に対し直角に（Ｙ軸方向に）拮抗するため、Ｘビームを真っ直ぐに維持しやすくなると考えられる。【００２３】
また、前記第一締結具は、ボルトを備え、前記補強部材は、前記ボルトを挿通する挿通孔を備えてもよい。【００２４】
炭素繊維強化樹脂からなる補強部材に挿通孔を設けることは、補強部材の強度の低下となるため、回避すべき構造と考えられる。しかし、本願発明者らは、鋭意研究と実験との結果、第一締結具から隣接する第一締結具までの間の補強部材の強度が所定の条件を満たしていれば、締結部分における補強部材の強度が前記条件以下であっても、Ｘビームの反りに十分抗することができることを見いだした。【００２５】
また、補強部材に挿通孔を設けることでＸビームに対する補強部材の着脱が容易となるため、補強部材の交換などのメンテナンスも容易となる。また、代表的な締結具であるボルトを第一締結具の一つとして使用することができるため、汎用性に富み、低コストで本願発明を実現することが可能となる。【００２６】
また、前記補強部材を前記Ｘビームに締結する前記第一締結具のＸ軸方向の配置ピッチは６０ｍｍ以下であってもよい。【００２７】
これにより、効果的にＸビームを真っ直ぐに維持することが可能となる。なお、このピッチの関係は、実験的、及び、経験的に得られたものであり、その結果については実施の形態の項で説明する。【００２８】
また、前記ＸビームのＹＺ断面の形状は、Ｙ軸方向の他端部に至るまで徐々にＺ軸方向の間隔がＹ軸対称で狭くなる形状を有してもよい。【００２９】
これにより、Ｘビーム自体の重量を軽減でき、Ｙビームに沿って運動する部材の全重量の低減に寄与することが可能となる。
【発明の効果】
【００３０】
本願発明によれば、軽量で反りにくいＸビームを備えた部品実装装置を提供することが可能となり、部品実装の位置の正確性や高速性を高めて生産性の向上に寄与することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】図１は、部品実装装置を模式的に示す斜示図である。
【図２】図２は、Ｘビームの断面とヘッドとを側方から示す平面図である。
【図３】図３は、Ｘビームとヘッドとを背方から示す平面図である。
【図４】図４は、Ｘビームとヘッドとを正面から示す平面図である。
【図５】図５は、他の実施の形態にかかるＸビームの断面を示す平面図である。
【図６】図６は、第一締結具の別例を断面で示す平面図である。
【図７】図７は、本願発明の効果を示す図である。
【図８】図８は、第一締結具の配置ピッチを変更した場合のＸビームの反りを示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００３２】
次に、本願発明にかかる部品実装装置の実施の形態である部品実装機について、図面を参照しつつ説明する。
【００３３】
図１は、部品実装装置を模式的に示す斜示図である。
【００３４】
同図に示すように、部品実装装置１００は、部品供給部（図示せず）から部品３００を基板２００の上方にまで搬送し、搬送した部品３００を基板２００に取り付ける装置であり、ヘッド１０１と、レール１０２と、Ｘビーム１０３と、Ｙビーム１０４と、補強部材１０５とを備えている。
【００３５】
ヘッド１０１は、部品３００を着脱自在に保持する保持手段１１１（図２など参照）を有する装置であり、Ｘ軸方向に往復動自在にレール１０２に取り付けられている。
【００３６】
本実施の形態の場合、保持手段１１１は、真空吸着により部品３００を保持するノズルであり、ヘッド１０１は、保持手段１１１を８本備えている。また、ヘッド１０１は、保持手段１１１をそれぞれ独立にＺ軸方向に出没させる機構を備えており、部品３００を保持して搬送し、基板２００に部品３００を取り付ける機能を備えている。
【００３７】
なお、ヘッド１０１は、部品３００を基板２００に実装する装置ばかりでなく、部品３００を検査するためのヘッド１０１や、部品３００を接着するための樹脂を塗布するためのヘッド１０１等でもよい。
【００３８】
Ｙビーム１０４は、Ｘビーム１０３をＹ軸方向に摺動自在に案内する部材である。本実施の形態の場合、２本のＹビーム１０４が平行に配置されており、各Ｙビーム１０４は、基台１０６にＹ軸方向に延びた状態で固定されている。
【００３９】
なお、Ｙビーム１０４は、基台１０６と一体に形成されるものでもよい。
【００４０】
図２は、Ｘビームの断面とヘッドとを側方から示す平面図である。
【００４１】
図３は、Ｘビームとヘッドとを背方から示す平面図である。
【００４２】
これらの図に示すように、レール１０２は、ヘッド１０１をＸ軸方向に摺動自在に案内する棒状の部材であって、Ｘ軸方向に延びて配置されている。
【００４３】
本実施の形態の場合、部品実装装置１００は、２本のレール１０２を備えており、２本のレール１０２は、Ｚ軸方向に平行に並んで配置されている。
【００４４】
レール１０２は、ヘッド１０１と相対的に摺動し摩擦が発生するため、ＳＣＭ４３５などの鋼が材料として選定されている。
【００４５】
レール１０２は、Ｘビーム１０３に対し第二締結具１２２によりＸ軸方向に並ぶ３箇所以上でＸビーム１０３のＹ軸方向の一端部に締結されている。具体的には、第二締結具１２２は六角穴付きボルトであり、Ｘビームに設けられたねじ穴に第二締結具１２２を螺着することでレール１０２がＸビーム１０３に取り付けられる。本実施の形態の場合、第二締結具１２２は、６０ｍｍのピッチでＸ軸方向に並べて等間隔に配置されている。
【００４６】
図４は、Ｘビームとヘッドとを正面から示す平面図である。
【００４７】
図２、図４に示すように、Ｘビーム１０３は、レール１０２がＹ軸方向の一端部に取り付けられる棒形状の部材であって、Ｘ軸方向に延びて配置される部材である。
【００４８】
本実施の形態の場合、Ｘビーム１０３のＹＺ断面の形状（図２参照）は、Ｙ軸方向の他端部に至るまで徐々にＺ軸方向の間隔がＹ軸対称で狭くなる形状を有している。Ｘビーム１０３の当該断面形状により、２本のレール１０２が配置される間隔相当の長さを一辺とする正方形をＸビーム１０３の断面形状とした場合に比べてＸビーム１０３を軽量化することが可能となる。
【００４９】
また、Ｘビーム１０３の当該断面形状により、２本のレール１０２とＸビーム１０３との間で発生するＸ軸方向の熱膨張差によるＸビーム１０３を反らせる方向の応力をＸビーム１０３のＹ軸方向におけるレール１０２の取り付け側とは反対側に位置し、レール１０２とは離れたＸビーム１０３の他端部の狭い範囲に集中させることができる。従って、Ｘビーム１０３の他端部に取り付けられる補強部材１０５を構成する材料として、集中した前記応力に抗することのできる炭素繊維強化樹脂を採用することで、レール１０２が取り付けられる側とは反対側のＸビーム１０３のＸ軸方向の熱膨張を抑え、材質の異なるレール１０２との熱膨張差によるＸビーム１０３の反りを抑制して真っ直ぐに維持することが可能となり、また、１本の補強部材１０５を配置するだけで、Ｘビーム１０３全体の反りを抑制することが可能となるためＹビーム１０４に沿って運動する部材の重量をさらに軽減することが可能となる。
【００５０】
また、Ｙ軸対称でＺ軸方向の幅が狭くなっているため、前記応力が均等に補強部材１０５に伝わり、Ｘビーム１０３がねじれることを抑制している。
【００５１】
一般に、Ｘビーム１０３は、ヘッド１０１のＸ軸方向の往復動を案内するレール１０２をＸ軸方向に沿って保持する部材であり、往復動するヘッド１０１が振動すると保持している部品３００を落とすなどの不具合が発生し、また、正確な位置に部品３００を運ぶためには撓みなどを極力抑える必要がある。従って、Ｘビーム１０３は、構造的な強度を十分に備えている必要がある。一方、Ｘビーム１０３は、レール１０２やヘッド１０１と共に、Ｙビーム１０４に沿って直線的に往復動する部材であり、軽量であるほど高速で部品３００を搬送することが可能となる。
【００５２】
Ｘビーム１０３は、アルミニウムまたはアルミニウムを主成分とする合金の引き抜き材で構成されている。また、Ｘビーム１０３は中空形状となっており、構造的な強度を確保するため多数のリブが設けられている。
【００５３】
なお、Ｘビーム１０３は、図５に示すように、矩形の断面形状を有していてもよい。また、補強部材１０５が複数本取り付けられるものでもよい。
【００５４】
補強部材１０５は、レール１０２のＸ軸方向の熱膨張とＸビーム１０３のＸ軸方向の熱膨張との差によって発生するＸビーム１０３のＹ軸方向の反りに抗してＸビーム１０３を真っ直ぐに維持する部材である。また、補強部材１０５の材料は、炭素繊維強化樹脂が採用されている。また、補強部材１０５は、第一締結具１５１によりＸ軸方向に並ぶ３箇所以上でＸビーム１０３のＹ軸方向の他端部に締結されている。
【００５５】
本実施の形態の場合、第一締結具１５１は六角ボルトであり、Ｘビームに設けられたねじ穴に第一締結具１５１を螺着することで補強部材１０５がＸビーム１０３に取り付けられる。また、補強部材１０５は、第一締結具１５１であるボルトを挿通する挿通孔（図示せず）が設けられている。なお、挿通孔は、細長い板状の補強部材１０５を形成後、ドリルなどによって穿設してもよく、また、挿通孔を有する形状で補強部材１０５を成型してもかまわない。
【００５６】
炭素繊維強化樹脂からなる補強部材１０５の線膨張係数は、レール１０２の線膨張係数の３．５％以下であることが好ましい。温度変化に対する補強部材１０５の長さの変化がレール１０２に対して十分に少なくなければ、レール１０２によって発生するＸビーム１０３の反りに補強部材１０５が十分に対抗できないためである。
【００５７】
また、補強部材１０５の厚みは、挿通孔の加工性等の観点から６ｍｍ以下が好ましい。補強部材１０５の厚みが３ｍｍ程度であっても十分に反りを抑制できる。補強部材１０５の幅は、１０ｍｍ以上、１００ｍｍ以下が好ましい。補強部材１０５の長さは、レール１０２と同じ長さであることが好ましい。
【００５８】
第一締結具１５１は、補強部材１０５のＸ軸方向の両端部とこれらの中間部の少なくとも３箇所で補強部材１０５を締結することが望ましい。本実施の形態の場合、第一締結具１５１のＸ軸方向の位置は、第二締結具１２２のＸ軸方向の位置と一致している。第一締結具１５１の配置ピッチは、第二締結具１２２の配置ピッチと同じであり、第一締結具１５１は、６０ｍｍのピッチでＸ軸方向に並べて等間隔に配置されている。
【００５９】
なお、第一締結具１５１は、ボルトに限定されるものではない。例えば、第一締結具１５１としてリベットなど採用し、補強部材１０５をＸビーム１０３に締結してもかまわない。また、図６に示すように、第一締結具１５１は、挟持部材１５２と止めねじ１５３を備え、補強部材１０５に挿通孔を設けることなく、Ｘビーム１０３と挟持部材１５２との間にある補強部材１０５を止めねじ１５３で締め付けることにより締結するものでもかまわない。
【実施例】
【００６０】
次に、本願発明の実施例を説明する。【００６１】
図７は、本願発明の効果を示す図である。【００６２】
同図中（ａ）は、比較例を示す図であり、断面矩形のＸビーム、鋼製のレール、レールと同じ材質の補強部材の場合を示している。（ｂ）は、本願発明の実施例を示す図であり、断面矩形のＸビーム、鋼製のレール、炭素繊維強化樹脂製の補強部材を２本取り付けた場合を示している。（ｃ）は、本願発明の実施例を示す図であり、断面矩形のＸビーム、鋼製のレール、炭素繊維強化樹脂製の１本の補強部材を２本のレールから等距離の位置に取り付けた場合を示している。（ｄ）は、本願発明の実施例を示す図であり、Ｙ軸方向に徐々に狭くなる断面矩形のＸビーム、鋼製のレール、炭素繊維強化樹脂製の１本の補強部材を２本のレールから等距離の位置に取り付けた場合を示している。【００６３】
同図に示すように比較例である（ａ）に比べて、補強部材を炭素繊維強化樹脂に変えることにより、重量は、比較例の重量の５５％程度まで軽量化することが可能であることが解る。さらに、Ｘビームの断面形状をＹ軸方向に徐々に狭くなる形状とすれば、重量は、比較例の重量の半分を切り、４７％程度まで軽量化することが可能であることが解る。【００６４】
また、温度を２０度から３５度に上昇させた際のＸビームの反り量は、５０μｍ以下であることが部品実装装置として要求される仕様である。比較例である（ａ）の場合も反り量は２６μｍであり、要求される仕様を満たしている。一方、炭素繊維強化樹脂製の補強部材を２本取り付けた（ｂ）は、反り量が一桁であり、Ｘビームをより真っ直ぐに維持することができることを示している。また、炭素繊維強化樹脂製の補強部材を１本取り付けた（ｃ）は、比較例である（ａ）よりも反り量が増加しているが、要求される仕様は満たしている。さらに、Ｘビームの断面形状をＹ軸方向に徐々に狭くなる形状とした（ｄ）は、比較例である（ａ）と同程度の反り量であることが解る。【００６５】
（ｄ）が（ｃ）に比べて反り量が低減しているのは、Ｘビームの断面形状により、Ｚ軸方向に並んで配置されるレールによってそれぞれ発生する応力が、補強部材の位置に集中する一方、炭素繊維強化樹脂製の補強部材が温度上昇によりわずかに縮む性質により前記応力を相殺する方向に応力を発生させることや、補強部材がその形状（Ｘ軸方向の長さ）を維持して前記応力に抗するためであると考えられる。【００６６】
なお、Ｘビームに対するレールの取り付けは、すべて６０ｍｍピッチに配置される第二締結具であるボルトによって締結されている。また、Ｘビームに対する補強部材の取り付けは、すべて６０ｍｍピッチで、かつ、Ｘ軸方向において第二締結具と同じ位置に第一締結具であるボルトによって締結されている。また、反り量は、Ｘビームの長手方向の一端部を固定した際の他端部の振れ幅である。【００６７】
図８は、第一締結具の配置ピッチを変更した場合のＸビームの反りを示すグラフである。【００６８】
同グラフは、６０ｍｍピッチに配置される第二締結具であるボルトによってＳＣＭ４３５などの鋼からなるレールが取り付けられたアルミニウムまたはアルミニウム合金からなるＸビームに対して、補強部材をＸビームに取り付ける第一締結具の配置ピッチを振って実験した結果を示している。【００６９】
同グラフから解るように、レールをＸビームに取り付ける第二締結具の配置ピッチ以下のピッチで補強部材をＸビームに取り付ける第一締結具が配置されている場合、要求される仕様を満たすことができるが、第二締結具の配置ピッチ以上のピッチで第一締結具が配置されている場合、要求される仕様を満たすことができ無いことが解る。また、第二締結具の配置ピッチは、レールの取り付け強度の関係上７０ｍｍより広げることは困難である。従って、第一締結具の配置ピッチは７０ｍｍ以下が好ましい。また、レールをＸビームに取り付ける第二締結具の配置ピッチと補強部材をＸビームに取り付ける第一締結具の配置ピッチとを合致させることがより好ましい。例えば、いずれのピッチも６０ｍｍとする場合などである。【００７０】
以上により、炭素繊維強化樹脂製の部材の接合に一般に用いられる接着剤を使用しなくとも、Ｘビームと炭素繊維強化樹脂からなる補強部材とを構造的に接合することができる。従って、Ｙビームに沿って運動する部材全体の重量の低減を図ることができると共に、Ｘビームの反りに抗してＸビームを真っ直ぐに維持することができるのはもとより、接着剤を用いる場合に比べて補強部材のＸビームへの取り付けが容易であり部品実装装置の組み立てコストの低減を図ることができる。また、Ｘビームと補強部材との分離も容易であるため、各部材のリサイクルなどを容易に行うことが可能となる。従って、Ｘビーム１０３の反りを要求仕様以下に抑えつつ、Ｙビーム１０４に沿って移動する部材の重量を軽減でき、部品３００を基板２００に高速かつ正確に実装することが可能となる。
【産業上の利用可能性】
【００７１】
本願発明は、ヘッドをＸＹ方向に自在に高速で移動させる部品実装装置に利用でき、例えば部品を基板に実装する部品実装機ばかりでなく、基板に取り付けられた部品を検査する検査機や、接着剤などを基板に塗布する塗布機などにも利用可能である。
【符号の説明】
【００７２】
１００  部品実装装置
１０１  ヘッド
１０２  レール
１０３  Ｘビーム
１０４  Ｙビーム
１０５  補強部材
１０６  基台
１１１  保持手段
１２２  第二締結具
１５１  第一締結具
１５２  挟持部材
１５３  止めねじ
２００  基板
３００  部品
【図１】
2011121992.tif 000003
【図２】
2011121992.tif 000004
【図３】
2011121992.tif 000005
【図４】
2011121992.tif 000006
【図５】
2011121992.tif 000007
【図６】
2011121992.tif 000008
【図７】
2011121992.tif 000009
【図８】
2011121992.tif 000010
【手続補正書】
【提出日】平成23年8月1日(2011.8.1)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本願発明は、基板に部品が実装された実装基板を生産するための設備である部品実装装置に関し、特にヘッドを直線的に移動させるビームを備える部品実装装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、部品実装装置の一つとして、固定されている基板に対し、部品供給部から部品を保持し、基板上方まで部品を搬送し、部品を降下させて基板に取り付ける部品実装機がある。当該実装機は、保持した部品のＸＹ方向（水平面内）の位置を正確に再現する必要がある。一方、実装基板の生産性を向上させるため、部品供給部から基板上方まで部品を搬送し、ＸＹ方向の位置決めをするまでの速度や、部品を実装した後に部品供給部まで戻るまでの速度などをできる限り早める必要もある。
【０００３】
そこで、部品実装機は、基台にＹ軸方向に延びて固定されるＹビームと、前記Ｙビームに対してスライド可能に取り付けられるＸ軸方向に延びて配置されるＸビームと、前記Ｘビームに対してスライド可能に取り付けられるヘッドを備える構造となっている。これにより、正確かつ高速に部品を搬送することができるものとなっている。
【０００４】
ここで、Ｘビームは、直接ヘッドと摺動してヘッドを直線的に案内するレールが取り付けられている。これは、ヘッドと摩擦が生じるレールは、摩擦などに強いが重い金属を材料として採用し、レールとヘッドとを支えるＸビームは、構造的強度を備え軽量な金属を材料として採用することで、Ｙビームに沿って運動する部材の軽量化を図るためである。
【０００５】
しかしながら、異なる金属からなり、Ｘ軸方向に長いレールとＸビームとが接合されるため、部品実装機の温度が変化するとバイメタル効果によりＸビームに反りが発生する。このようにＸビームに反りが発生すると、基板に部品を正確に取り付けることが困難となり、また、反りを加味した補正をヘッドを移動させるためのデータに加えなければならず、部品実装機の生産性に悪影響を及ぼすこととなる。
【０００６】
そこで、特許文献１や特許文献２、特許文献３に記載の発明は、Ｘビームのレールが取り付けられている側と反対側に、レールと同じ材質の棒状の補強部材を取り付けてＸビームの曲がりを防止している。これによりレールとＸビームとによって発生する反りを補強部材とＸビームとによって発生する反りによって相殺し、レールを真っ直ぐに維持することができるものとなっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００２−１７６２９４号公報
【特許文献２】特開２００３−１６８８９８号公報
【特許文献３】特開２００１−３５２２００号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ところが、Ｘビームとレールとの間で発生する反りを相殺するためには、補強部材は、線膨張係数などレールと同じ特性を備える必要がある。従って、Ｘ方向の熱膨張、及び、熱応力がつりあうようにＸビームにはレールとほぼ同じ形状で同じ重量の補強部材が取り付けられることとなり、Ｘビームに取り付けられる部材の全重量は増加する。つまり、Ｘビームを高速に運動させることが困難となって部品実装機の生産性を向上させることが困難となる。
【０００９】
そこで、本願発明者らは、鋭意研究と実験の結果、補強部材とＸビームとの間に発生する反りでレールとＸビームとの間に発生する反りを相殺させてＸビームを真っ直ぐに維持するのではなく、Ｘビームの他端部のＸビームの熱膨張を抑えてレールによる反りに抗することのできる補強部材の材料として、炭素繊維強化樹脂（ＣＦＲＰ：Carbon Fiber Reinforced Plastics）を選定するに至った。ここで、炭素繊維強化樹脂とは、レールに用いられる材料よりも同一重量あたりの強度が大きく線膨張係数が小さいため、レールと同材料からなる補強部材に比べて軽量化が図れると共に、温度の変化が発生しても炭素繊維強化樹脂の線膨張係数が小さいことを利用してＸビームの反りに抗することができる材料である。
【００１０】
そしてさらに鋭意研究と実験との結果、Ｘビームの反りを効果的に抑制できる炭素繊維強化樹脂の取付態様を見いだすに至った。
【００１１】
本願発明は、上記知見に基づきなされたものであり、Ｘビームの反りに有効に抗することのできる態様で炭素繊維強化樹脂が取り付けられた部品実装装置の提供を目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記目的を達成するために、本願発明にかかる部品実装装置は、ヘッドをＸ軸方向に摺動自在に案内する、Ｘ軸方向に延びて配置されるレールと、前記レールがＹ軸方向の一端部に取り付けられ、Ｘ軸方向に延びて配置される棒形状のＸビームと、前記ＸビームをＹ軸方向に摺動自在に案内する、Ｙ軸方向に延びて配置されるＹビームとを備える部品実装装置であって、前記レールのＸ軸方向の熱膨張と前記ＸビームのＸ軸方向の熱膨張との差によって発生する前記Ｘビームの反りに抗する補強部材であって、炭素繊維強化樹脂からなり、第一締結具によりＸ軸方向に並ぶ３箇所以上で前記ＸビームのＹ軸方向の他端部に締結される補強部材を備えることを特徴としている。
【００１３】
これにより、炭素繊維強化樹脂製の部材の接合に一般に用いられる接着剤を使用しなくとも、Ｘビームと炭素繊維強化樹脂からなる補強部材とを構造的に接合することができる。従って、Ｙビームに沿って運動する部材全体の重量の低減を図ることができると共に、Ｘビームの反りに抗してＸビームを真っ直ぐに維持することができるのはもとより、接着剤を用いる場合に比べて補強部材のＸビームへの取り付けが容易であり部品実装装置の組み立てコストの低減を図ることができる。また、Ｘビームと補強部材との分離も容易であるため、各部材のリサイクルなどを容易に行うことが可能となる。
【００１４】
なお、上記記載は、補強部材とＸビームとの接合に接着剤を使用することの禁止を意味するのではなく、接着剤を使用する場合でも締結具を併用しさえすれば、本願発明に含まれる。
【００１５】
また、前記レールは、前記Ｘビームに対し第二締結具によりＸ軸方向に並ぶ３箇所以上で前記ＸビームのＹ軸方向の一端部に締結され、前記補強部材を前記Ｘビームに締結する前記第一締結具のＸ軸方向の配置ピッチは、前記レールを前記Ｘビームに締結する前記第二締結具のＸ軸方向の配置ピッチ以下であることが好ましい。
【００１６】
これにより、Ｘビームの反りに対し補強部材が効果的に抗する状態とすることが可能となる。なお、このピッチの関係は、実験的、及び、経験的に得られたものであり、その結果については実施の形態の項で説明する。
【００１７】
また、前記補強部材を前記Ｘビームに締結する前記第一締結具のＸ軸方向の配置ピッチは、前記レールを前記Ｘビームに締結する前記第二締結具のＸ軸方向の配置ピッチの１／ｎ倍（ｎは自然数）であることが好ましい。
【００１８】
また、前記第一締結具のＸ軸方向の位置は、前記第二締結具のＸ軸方向の位置と一致することが好ましい。
【００１９】
これらにより、Ｘビームの反りに対し補強部材が効果的に抗することが可能となる。
【００２０】
なお、このピッチの関係は、実験的、及び、経験的に得られたものであり、作用を詳細に説明することは困難であるが、次の様に考えることができる。
【００２１】
レールとＸビームとの熱膨張差によってＸビームを反らせる力は、レールとＸビームとを締結する第二締結具が配置されるＸビームの部分に発生するため、第二締結具の配置ピッチと同じピッチで応力がＸビームに発生することとなる。一方、レールを取り付けた側と反対側であるＸビームのＹ軸方向の他端部にてＸビームのＸ軸方向の熱膨張を抑えてＸビームの反りに抗する力も同様に、第一締結具を介してＸビームに加えられる。第一締結具の配置ピッチが第二締結具の配置ピッチより広くなると、反りを発生させる力が加えられる点の数よりも反りに抗する力が加えられる点の数が少なくなり、間隔も広くなる。従って、１点における反りに抗する力が大きくなり、反りに抗する力の発生源である補強部材の負担が増加するためと考えられる。
【００２２】
また、Ｘ軸方向における第二締結具の位置と第一締結具を配置位置とを一致させることで、Ｘビームを反らせる力と反りに抗する力とがＸ軸方向に対し直角に（Ｙ軸方向に）拮抗するため、Ｘビームを真っ直ぐに維持しやすくなると考えられる。
【００２３】
また、前記第一締結具は、ボルトを備え、前記補強部材は、前記ボルトを挿通する挿通孔を備えてもよい。
【００２４】
炭素繊維強化樹脂からなる補強部材に挿通孔を設けることは、補強部材の強度の低下となるため、回避すべき構造と考えられる。しかし、本願発明者らは、鋭意研究と実験との結果、第一締結具から隣接する第一締結具までの間の補強部材の強度が所定の条件を満たしていれば、締結部分における補強部材の強度が前記条件以下であっても、Ｘビームの反りに十分抗することができることを見いだした。
【００２５】
また、補強部材に挿通孔を設けることでＸビームに対する補強部材の着脱が容易となるため、補強部材の交換などのメンテナンスも容易となる。また、代表的な締結具であるボルトを第一締結具の一つとして使用することができるため、汎用性に富み、低コストで本願発明を実現することが可能となる。
【００２６】
また、前記補強部材を前記Ｘビームに締結する前記第一締結具のＸ軸方向の配置ピッチは６０ｍｍ以下であってもよい。
【００２７】
これにより、効果的にＸビームを真っ直ぐに維持することが可能となる。なお、このピッチの関係は、実験的、及び、経験的に得られたものであり、その結果については実施の形態の項で説明する。
【００２８】
また、前記ＸビームのＹＺ断面の形状は、Ｙ軸方向の他端部に至るまで徐々にＺ軸方向の間隔がＹ軸対称で狭くなる形状を有してもよい。
【００２９】
これにより、Ｘビーム自体の重量を軽減でき、Ｙビームに沿って運動する部材の全重量の低減に寄与することが可能となる。
【発明の効果】
【００３０】
本願発明によれば、軽量で反りにくいＸビームを備えた部品実装装置を提供することが可能となり、部品実装の位置の正確性や高速性を高めて生産性の向上に寄与することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】図１は、部品実装装置を模式的に示す斜示図である。
【図２】図２は、Ｘビームの断面とヘッドとを側方から示す平面図である。
【図３】図３は、Ｘビームとヘッドとを背方から示す平面図である。
【図４】図４は、Ｘビームとヘッドとを正面から示す平面図である。
【図５】図５は、他の実施の形態にかかるＸビームの断面を示す平面図である。
【図６】図６は、第一締結具の別例を断面で示す平面図である。
【図７】図７は、本願発明の効果を示す図である。
【図８】図８は、第一締結具の配置ピッチを変更した場合のＸビームの反りを示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００３２】
次に、本願発明にかかる部品実装装置の実施の形態である部品実装機について、図面を参照しつつ説明する。
【００３３】
図１は、部品実装装置を模式的に示す斜示図である。
【００３４】
同図に示すように、部品実装装置１００は、部品供給部（図示せず）から部品３００を基板２００の上方にまで搬送し、搬送した部品３００を基板２００に取り付ける装置であり、ヘッド１０１と、レール１０２と、Ｘビーム１０３と、Ｙビーム１０４と、補強部材１０５とを備えている。
【００３５】
ヘッド１０１は、部品３００を着脱自在に保持する保持手段１１１（図２など参照）を有する装置であり、Ｘ軸方向に往復動自在にレール１０２に取り付けられている。
【００３６】
本実施の形態の場合、保持手段１１１は、真空吸着により部品３００を保持するノズルであり、ヘッド１０１は、保持手段１１１を８本備えている。また、ヘッド１０１は、保持手段１１１をそれぞれ独立にＺ軸方向に出没させる機構を備えており、部品３００を保持して搬送し、基板２００に部品３００を取り付ける機能を備えている。
【００３７】
なお、ヘッド１０１は、部品３００を基板２００に実装する装置ばかりでなく、部品３００を検査するためのヘッド１０１や、部品３００を接着するための樹脂を塗布するためのヘッド１０１等でもよい。
【００３８】
Ｙビーム１０４は、Ｘビーム１０３をＹ軸方向に摺動自在に案内する部材である。本実施の形態の場合、２本のＹビーム１０４が平行に配置されており、各Ｙビーム１０４は、基台１０６にＹ軸方向に延びた状態で固定されている。
【００３９】
なお、Ｙビーム１０４は、基台１０６と一体に形成されるものでもよい。
【００４０】
図２は、Ｘビームの断面とヘッドとを側方から示す平面図である。
【００４１】
図３は、Ｘビームとヘッドとを背方から示す平面図である。
【００４２】
これらの図に示すように、レール１０２は、ヘッド１０１をＸ軸方向に摺動自在に案内する棒状の部材であって、Ｘ軸方向に延びて配置されている。
【００４３】
本実施の形態の場合、部品実装装置１００は、２本のレール１０２を備えており、２本のレール１０２は、Ｚ軸方向に平行に並んで配置されている。
【００４４】
レール１０２は、ヘッド１０１と相対的に摺動し摩擦が発生するため、ＳＣＭ４３５などの鋼が材料として選定されている。
【００４５】
レール１０２は、Ｘビーム１０３に対し第二締結具１２２によりＸ軸方向に並ぶ３箇所以上でＸビーム１０３のＹ軸方向の一端部に締結されている。具体的には、第二締結具１２２は六角穴付きボルトであり、Ｘビームに設けられたねじ穴に第二締結具１２２を螺着することでレール１０２がＸビーム１０３に取り付けられる。本実施の形態の場合、第二締結具１２２は、６０ｍｍのピッチでＸ軸方向に並べて等間隔に配置されている。
【００４６】
図４は、Ｘビームとヘッドとを正面から示す平面図である。
【００４７】
図２、図４に示すように、Ｘビーム１０３は、レール１０２がＹ軸方向の一端部に取り付けられる棒形状の部材であって、Ｘ軸方向に延びて配置される部材である。
【００４８】
本実施の形態の場合、Ｘビーム１０３のＹＺ断面の形状（図２参照）は、Ｙ軸方向の他端部に至るまで徐々にＺ軸方向の間隔がＹ軸対称で狭くなる形状を有している。Ｘビーム１０３の当該断面形状により、２本のレール１０２が配置される間隔相当の長さを一辺とする正方形をＸビーム１０３の断面形状とした場合に比べてＸビーム１０３を軽量化することが可能となる。
【００４９】
また、Ｘビーム１０３の当該断面形状により、２本のレール１０２とＸビーム１０３との間で発生するＸ軸方向の熱膨張差によるＸビーム１０３を反らせる方向の応力をＸビーム１０３のＹ軸方向におけるレール１０２の取り付け側とは反対側に位置し、レール１０２とは離れたＸビーム１０３の他端部の狭い範囲に集中させることができる。従って、Ｘビーム１０３の他端部に取り付けられる補強部材１０５を構成する材料として、集中した前記応力に抗することのできる炭素繊維強化樹脂を採用することで、レール１０２が取り付けられる側とは反対側のＸビーム１０３のＸ軸方向の熱膨張を抑え、材質の異なるレール１０２との熱膨張差によるＸビーム１０３の反りを抑制して真っ直ぐに維持することが可能となり、また、１本の補強部材１０５を配置するだけで、Ｘビーム１０３全体の反りを抑制することが可能となるためＹビーム１０４に沿って運動する部材の重量をさらに軽減することが可能となる。
【００５０】
また、Ｙ軸対称でＺ軸方向の幅が狭くなっているため、前記応力が均等に補強部材１０５に伝わり、Ｘビーム１０３がねじれることを抑制している。
【００５１】
一般に、Ｘビーム１０３は、ヘッド１０１のＸ軸方向の往復動を案内するレール１０２をＸ軸方向に沿って保持する部材であり、往復動するヘッド１０１が振動すると保持している部品３００を落とすなどの不具合が発生し、また、正確な位置に部品３００を運ぶためには撓みなどを極力抑える必要がある。従って、Ｘビーム１０３は、構造的な強度を十分に備えている必要がある。一方、Ｘビーム１０３は、レール１０２やヘッド１０１と共に、Ｙビーム１０４に沿って直線的に往復動する部材であり、軽量であるほど高速で部品３００を搬送することが可能となる。
【００５２】
Ｘビーム１０３は、アルミニウムまたはアルミニウムを主成分とする合金の引き抜き材で構成されている。また、Ｘビーム１０３は中空形状となっており、構造的な強度を確保するため多数のリブが設けられている。
【００５３】
なお、Ｘビーム１０３は、図５に示すように、矩形の断面形状を有していてもよい。また、補強部材１０５が複数本取り付けられるものでもよい。
【００５４】
補強部材１０５は、レール１０２のＸ軸方向の熱膨張とＸビーム１０３のＸ軸方向の熱膨張との差によって発生するＸビーム１０３のＹ軸方向の反りに抗してＸビーム１０３を真っ直ぐに維持する部材である。また、補強部材１０５の材料は、炭素繊維強化樹脂が採用されている。また、補強部材１０５は、第一締結具１５１によりＸ軸方向に並ぶ３箇所以上でＸビーム１０３のＹ軸方向の他端部に締結されている。
【００５５】
本実施の形態の場合、第一締結具１５１は六角ボルトであり、Ｘビームに設けられたねじ穴に第一締結具１５１を螺着することで補強部材１０５がＸビーム１０３に取り付けられる。また、補強部材１０５は、第一締結具１５１であるボルトを挿通する挿通孔（図示せず）が設けられている。なお、挿通孔は、細長い板状の補強部材１０５を形成後、ドリルなどによって穿設してもよく、また、挿通孔を有する形状で補強部材１０５を成型してもかまわない。
【００５６】
炭素繊維強化樹脂からなる補強部材１０５の線膨張係数は、レール１０２の線膨張係数の３．５％以下であることが好ましい。温度変化に対する補強部材１０５の長さの変化がレール１０２に対して十分に少なくなければ、レール１０２によって発生するＸビーム１０３の反りに補強部材１０５が十分に対抗できないためである。
【００５７】
また、補強部材１０５の厚みは、挿通孔の加工性等の観点から６ｍｍ以下が好ましい。補強部材１０５の厚みが３ｍｍ程度であっても十分に反りを抑制できる。補強部材１０５の幅は、１０ｍｍ以上、１００ｍｍ以下が好ましい。補強部材１０５の長さは、レール１０２と同じ長さであることが好ましい。
【００５８】
第一締結具１５１は、補強部材１０５のＸ軸方向の両端部とこれらの中間部の少なくとも３箇所で補強部材１０５を締結することが望ましい。本実施の形態の場合、第一締結具１５１のＸ軸方向の位置は、第二締結具１２２のＸ軸方向の位置と一致している。第一締結具１５１の配置ピッチは、第二締結具１２２の配置ピッチと同じであり、第一締結具１５１は、６０ｍｍのピッチでＸ軸方向に並べて等間隔に配置されている。
【００５９】
なお、第一締結具１５１は、ボルトに限定されるものではない。例えば、第一締結具１５１としてリベットなど採用し、補強部材１０５をＸビーム１０３に締結してもかまわない。また、図６に示すように、第一締結具１５１は、挟持部材１５２と止めねじ１５３を備え、補強部材１０５に挿通孔を設けることなく、Ｘビーム１０３と挟持部材１５２との間にある補強部材１０５を止めねじ１５３で締め付けることにより締結するものでもかまわない。
【実施例】
【００６０】
次に、本願発明の実施例を説明する。
【００６１】
図７は、本願発明の効果を示す図である。
【００６２】
同図中（ａ）は、比較例を示す図であり、断面矩形のＸビーム、鋼製のレール、レールと同じ材質の補強部材の場合を示している。（ｂ）は、本願発明の実施例を示す図であり、断面矩形のＸビーム、鋼製のレール、炭素繊維強化樹脂製の補強部材を２本取り付けた場合を示している。（ｃ）は、本願発明の実施例を示す図であり、断面矩形のＸビーム、鋼製のレール、炭素繊維強化樹脂製の１本の補強部材を２本のレールから等距離の位置に取り付けた場合を示している。（ｄ）は、本願発明の実施例を示す図であり、Ｙ軸方向に徐々に狭くなる断面矩形のＸビーム、鋼製のレール、炭素繊維強化樹脂製の１本の補強部材を２本のレールから等距離の位置に取り付けた場合を示している。
【００６３】
同図に示すように比較例である（ａ）に比べて、補強部材を炭素繊維強化樹脂に変えることにより、重量は、比較例の重量の５５％程度まで軽量化することが可能であることが解る。さらに、Ｘビームの断面形状をＹ軸方向に徐々に狭くなる形状とすれば、重量は、比較例の重量の半分を切り、４７％程度まで軽量化することが可能であることが解る。
【００６４】
また、温度を２０度から３５度に上昇させた際のＸビームの反り量は、５０μｍ以下であることが部品実装装置として要求される仕様である。比較例である（ａ）の場合も反り量は２６μｍであり、要求される仕様を満たしている。一方、炭素繊維強化樹脂製の補強部材を２本取り付けた（ｂ）は、反り量が一桁であり、Ｘビームをより真っ直ぐに維持することができることを示している。また、炭素繊維強化樹脂製の補強部材を１本取り付けた（ｃ）は、比較例である（ａ）よりも反り量が増加しているが、要求される仕様は満たしている。さらに、Ｘビームの断面形状をＹ軸方向に徐々に狭くなる形状とした（ｄ）は、比較例である（ａ）と同程度の反り量であることが解る。
【００６５】
（ｄ）が（ｃ）に比べて反り量が低減しているのは、Ｘビームの断面形状により、Ｚ軸方向に並んで配置されるレールによってそれぞれ発生する応力が、補強部材の位置に集中する一方、炭素繊維強化樹脂製の補強部材が温度上昇によりわずかに縮む性質により前記応力を相殺する方向に応力を発生させることや、補強部材がその形状（Ｘ軸方向の長さ）を維持して前記応力に抗するためであると考えられる。
【００６６】
なお、Ｘビームに対するレールの取り付けは、すべて６０ｍｍピッチに配置される第二締結具であるボルトによって締結されている。また、Ｘビームに対する補強部材の取り付けは、すべて６０ｍｍピッチで、かつ、Ｘ軸方向において第二締結具と同じ位置に第一締結具であるボルトによって締結されている。また、反り量は、Ｘビームの長手方向の一端部を固定した際の他端部の振れ幅である。
【００６７】
図８は、第一締結具の配置ピッチを変更した場合のＸビームの反りを示すグラフである。
【００６８】
同グラフは、６０ｍｍピッチに配置される第二締結具であるボルトによってＳＣＭ４３５などの鋼からなるレールが取り付けられたアルミニウムまたはアルミニウム合金からなるＸビームに対して、補強部材をＸビームに取り付ける第一締結具の配置ピッチを振って実験した結果を示している。
【００６９】
同グラフから解るように、レールをＸビームに取り付ける第二締結具の配置ピッチ以下のピッチで補強部材をＸビームに取り付ける第一締結具が配置されている場合、要求される仕様を満たすことができるが、第二締結具の配置ピッチ以上のピッチで第一締結具が配置されている場合、要求される仕様を満たすことができ無いことが解る。また、第二締結具の配置ピッチは、レールの取り付け強度の関係上７０ｍｍより広げることは困難である。従って、第一締結具の配置ピッチは７０ｍｍ以下が好ましい。また、レールをＸビームに取り付ける第二締結具の配置ピッチと補強部材をＸビームに取り付ける第一締結具の配置ピッチとを合致させることがより好ましい。例えば、いずれのピッチも６０ｍｍとする場合などである。
【００７０】
以上により、炭素繊維強化樹脂製の部材の接合に一般に用いられる接着剤を使用しなくとも、Ｘビームと炭素繊維強化樹脂からなる補強部材とを構造的に接合することができる。従って、Ｙビームに沿って運動する部材全体の重量の低減を図ることができると共に、Ｘビームの反りに抗してＸビームを真っ直ぐに維持することができるのはもとより、接着剤を用いる場合に比べて補強部材のＸビームへの取り付けが容易であり部品実装装置の組み立てコストの低減を図ることができる。また、Ｘビームと補強部材との分離も容易であるため、各部材のリサイクルなどを容易に行うことが可能となる。従って、Ｘビーム１０３の反りを要求仕様以下に抑えつつ、Ｙビーム１０４に沿って移動する部材の重量を軽減でき、部品３００を基板２００に高速かつ正確に実装することが可能となる。
【産業上の利用可能性】
【００７１】
本願発明は、ヘッドをＸＹ方向に自在に高速で移動させる部品実装装置に利用でき、例えば部品を基板に実装する部品実装機ばかりでなく、基板に取り付けられた部品を検査する検査機や、接着剤などを基板に塗布する塗布機などにも利用可能である。
【符号の説明】
【００７２】
１００  部品実装装置
１０１  ヘッド
１０２  レール
１０３  Ｘビーム
１０４  Ｙビーム
１０５  補強部材
１０６  基台
１１１  保持手段
１２２  第二締結具
１５１  第一締結具
１５２  挟持部材
１５３  止めねじ
２００  基板
３００  部品
【手続補正２】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ヘッドをＸ軸方向に摺動自在に案内するＸ軸方向に延びて配置されるレールと、
前記レールがＹ軸方向の一端部に取り付けられ、Ｘ軸方向に延びて配置される棒形状のＸビームと、
前記ＸビームをＹ軸方向に摺動自在に案内するＹ軸方向に延びて配置されるＹビームとを備える部品実装装置であって、
前記レールの熱膨張と前記Ｘビームの熱膨張との差によって発生する前記Ｘビームの反りに抗する補強部材であって、炭素繊維強化樹脂からなり、第一締結具によりＸ軸方向に並ぶ３箇所以上で前記ＸビームのＹ軸方向の他端部に締結される補強部材とを備え、
前記レールは、前記Ｘビームに対し第二締結具によりＸ軸方向に並ぶ３箇所以上で前記ＸビームのＹ軸方向の一端部に締結され、
前記補強部材を前記Ｘビームに締結する前記第一締結具のＸ軸方向の配置ピッチは、前記レールを前記Ｘビームに締結する前記第二締結具のＸ軸方向の配置ピッチ以下である
部品実装装置。
【請求項２】
前記補強部材を前記Ｘビームに締結する前記第一締結具のＸ軸方向の配置ピッチは、前記レールを前記Ｘビームに締結する前記第二締結具のＸ軸方向の配置ピッチの１／ｎ倍（ｎは自然数）である
請求項１に記載の部品実装装置。
【請求項３】
前記第一締結具のＸ軸方向の位置は、前記第二締結具のＸ軸方向の位置と一致する
請求項２に記載の部品実装装置。
【請求項４】
前記第一締結具は、ボルトを備え、
前記補強部材は、前記ボルトを挿通する挿通孔を備える
請求項１に記載の部品実装装置。
【請求項５】
ヘッドをＸ軸方向に摺動自在に案内するＸ軸方向に延びて配置されるレールと、
前記レールがＹ軸方向の一端部に取り付けられ、Ｘ軸方向に延びて配置される棒形状のＸビームと、
前記ＸビームをＹ軸方向に摺動自在に案内するＹ軸方向に延びて配置されるＹビームとを備える部品実装装置であって、
前記レールの熱膨張と前記Ｘビームの熱膨張との差によって発生する前記Ｘビームの反りに抗する補強部材であって、炭素繊維強化樹脂からなり、第一締結具によりＸ軸方向に並ぶ３箇所以上で前記ＸビームのＹ軸方向の他端部に締結される補強部材とを備え、
前記補強部材を前記Ｘビームに締結する前記第一締結具のＸ軸方向の配置ピッチは７０ｍｍ以下である
部品実装装置。
【手続補正３】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】全図
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１】
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【図２】
2011121992.tif 000012
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【国際調査報告】
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